YJK在复杂结构设计中的应用

2
3 4 5 6
2.09
1.95 1.69 1.69 1.51
2.23
2.00 1.77 1.68 1.59
6.6%
2.6% 4.7% -1.0% 5.2%
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
东区
周期
1 2 3 4 5 6
Midas
2.50 1.79 1.54 1.36 1.14 0.93
YJK
内步行商业街、娱乐楼、超市、滑雪场、滑冰场、电影乐园等业态。
总建筑面积33.7万平米，其中滑雪场是世界上最大的室内滑雪场， 建筑面积8万平方米，长度接近500米。
一、工程简介
北京维拓时代建筑设计
一、工程简介
北京维拓时代建筑设计
一、工程简介
北京维拓时代建筑设计
一、工程简介
北京维拓时代建筑设计
中区 西区
三、软件选择
北京维拓时代建筑设计
主软件 MIDAS—钢结构部分 YJK—钢筋混凝土部分 ABAQUS、ANSYS—节点分析 辅助软件 SAP2000—钢结构部分
PKPM—钢筋混凝土部分
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
模型转换 计算结果对比
预应力设计
基础设计
四、结构分析及比较
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
地震工况：
大震控制工况：1.2恒+0.6活荷载+0.5竖向地震+1.3水平地震 节点2应力最大值215MPa, 应力最大值位置与非地震工况相同， 小于非地震组合工况下的最大应力（219MPa） 大震不起控制作用。
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
151米
东区
173米
158米
二、工程特点
北京维拓时代建筑设计
跨度大
多种材料混合—钢结构+混凝土结构 异形结构—非常规楼层 工程超限—性能化设计 预应力设计
二、工程特点
北京维拓时代建筑设计
跨度大
滑雪场的跨度超过100米，最大跨度达150米。
二、工程特点
北京维拓时代建筑设计
多种材料混合—钢结构+混凝土结构
钢结构
西区 混凝土 中区
二、工程特点
北京维拓时代建筑设计
东区
二、工程特点
北京维拓时代建筑设计
工程超限—性能化设计
西区
东区
二、工程特点
北京维拓时代建筑设计
二、工程特点
北京维拓时代建筑设计
预应力设计
西区 预应力梁
三、软件选择
北京维拓时代建筑设计
主软件 辅助软件
北京维拓时代建筑设计
筏板配筋结果
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
基础配筋图
五、中震下YJK分析结果
北京维拓时代建筑设计
东区中震弹性计算结果
五、中震下YJK分析结果
北京维拓时代建筑设计
西、中区小震、中震、预应力、地下计算 结果
说明：所有1800x1800的框柱（框支柱）均按小震工况、中 震工况、预应力工况包络设计
北京维拓时代建筑设计
导入设置
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
YJK三维模型
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
MIDAS三维模型
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
模型转换注意事项 Midas Gen模型导入YJK后的计算结果可能与Midas Gen的结 果不一致，通常是因为两个软件在计算上的一些设置差异造成的， 不一致时应作如下排查： 刚性楼板假定设置是否一致 楼板自重计算方式是否一致 材料容重是否一致 是否有弹性支座丢失 Midas Gen中方向向上的荷载会转换成质量，而YJK中方向向上 的荷载会被自动过滤，不会转换为结构质量。 Midas Gen中定义的梁端刚域，对应YJK中的梁端柱端刚域，暂 时未能转入。 Midas Gen中定义的墙刚度系数，对应YJK中连梁刚度折减系数， 暂时未能转入。
-30.4
214.5
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
基础设计
西、中区桩基计算结果及桩基布置图
模型导入YJK后，直接计算桩基础，计算结果如下：
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
桩基布置图：
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
东区巨柱基础桩反力、筏板基础配筋图
基础桩反力
四、结构分析及比较
KZ-B104 Shear-X Shear-Y Axial (DL) (1) 642.2 -203.8 -1100.0
Mx-Btm My-Btm Mx-Top My-Top 583.6 3343.5 -37.8 1385.4
( DL) (2) 411.2
-173.4
-6556.1
498.3
1468.2
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
总反力
Midas 节点编号 10001 10003 10005 10007 10009 10011 YJK 误差 6.2% -6.3% 2.9% -5.4% 6.2% -7.5%
D+L
3044 4855 5572 5479 5321 6103
D
2621 4647 4805 5153 4435 5784
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
三种方式对节点3进行加强：
第一种方式 增加水平加劲
第二种方式 增加竖向加劲
以上两种方式，最大应力并没有变化，即并没有改善节点的受力状态！
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
第三种方式 增加局部封板成箱型
H型钢腹板处及圆钢管与H型钢翼缘板相 交处的应力由312MPa 降到219MPa。
北京维拓时代建筑设计
模型转换
本项目初期是用Midas Gen建模计算，施工图时，由Midas转入 YJK进行进一步的深化设计及施工图出图。 本工程利用YJK 开发的Midas Gen接口，全面地实现计算模型与计算参 数的相互转换，内容涵盖：材料、截面、工况、计算单元、荷载、边界 条件等。
四、结构分析及比较
2.52 1.84 1.67 1.37 1.17 0.92
误差
-1.04% -2.84% -8.69% -0.85% -3.28% 0.27%
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
Midas Gen 与YJK总质量、总反力对比
总质量
Midas 总质量 319942 YJK 334459 误差 4.5%
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
典型节点1
东区楼面主桁架上弦节点
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
非抗震工况：
控制荷载工况： 1.35恒+0.98活 最大应力：
节点1应力最大值159MPa。 (节点1周围杆件应力比如下 图） 应力最大值点位置： 次桁架斜腹杆与主桁架竖 腹杆连接处，其余位置的应 力水平均低于116MPa。
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
由上图可知，节点1周围杆件应力比较其他杆件应力比大的多。
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑源自文库计
地震工况： 大震荷载工况：
1.2恒+0.6活荷载+0.5竖向地震 +1.3水平地震
最大应力： 在杆件的角部产生应力集 中，最大为189MPa，节点区 域内部应力最大值137MPa。 地震工况不起控制作用
五、中震下YJK分析结果
北京维拓时代建筑设计
五、中震下YJK分析结果
北京维拓时代建筑设计
五、中震下YJK分析结果
北京维拓时代建筑设计
五、中震下YJK分析结果
北京维拓时代建筑设计
五、中震下YJK分析结果
北京维拓时代建筑设计
五、中震下YJK分析结果
北京维拓时代建筑设计
五、中震下YJK分析结果
局部封板成箱型抗震工况应力云图
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
典型节点4
西区中间钢管柱与屋面桁架下弦节点
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
非地震工况： 1.35恒+0.98活荷载 最大值：节点应力最大值373MPa。（超限） 位置： 矩形钢柱内的底部两块加劲环板 （角部应力集中373MPa ，中间270MPa）
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
地震工况： 大震控制工况： 1.2恒+0.6活荷载+0.5竖向地震+1.3水平地震
节点1应力最大值276MPa, 应力最大值位置与非地震工况相同，大小与非地震工况也相当。 大震不起控制作用。 其余位置的应力水平均低于201MPa。
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
施加预应力后钢结构提升前的模型，此模型不包括钢结构层
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
施加预应力后钢结构提升后的模型，此模型包括钢结构层
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
其中的两根柱子，内力结果比较表
KZZ-B8(框支) (DL) (1) ( DL) (2) Shear-X 51.7 -45.0 Shear-Y 187.3 205.8 Axial -2937.1 -8655.1 Mx-Btm -877.6 -977.1 My-Btm 1994.6 1027.9 Mx-Top 46.1 37.7 My-Top 1739.4 1249.8
北京维拓时代建筑设计
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
典型节点1 东区楼面主桁架上弦节点 典型节点2 东区楼面主桁架下弦节点 典型节点3 西区屋面主桁架上弦节点 典型节点4 西区中部钢管柱与屋面桁架下弦节点 典型节点5 西区门式钢架上弦节点 典型节点6 西区门式钢架下弦转角处节点
节点4 1.35恒+0.98活荷载工况应力云图
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
原设计240mm宽，现改为340mm宽
加劲环板加宽
最大应力由373MPa降到244MPa
增大倒角处理
洞口由1000X1000改为800X800，仍可满足施工焊接的空间要求
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
L
245 538 609 641 577 818
D+L
2866 5184 5414 5794 5011 6601
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
结论： MIDAS与YJK的计算结果高度一致。
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
预应力设计
西区、中区上部钢结构对下部砼结构产生巨 大推力，需要对砼部分设置预应力。 设计要点：设计中应进行预应力施工模拟 考虑混凝土结构和钢结构的施工顺序，在下部混 凝土预应力梁完成张拉并且灌浆后，才会进行上 部钢结构的提升。下部砼梁、柱配筋需要两个模 型计算后取包络。
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
计算结果对比
YJK 与Midas Gen的主要振型对比
振型1~振型6： YJK振型1
MIDAS振型1
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
YJK振型2
MIDAS振型2
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
YJK振型3
MIDAS振型3
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
YJK振型4
MIDAS振型4
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
YJK振型5
MIDAS振型5
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
YJK振型6
MIDAS振型6
四、结构分析及比较
北京维拓时代建筑设计
Midas Gen 与YJK周期对比
西区、中区
周期 1 Midas 2.23 YJK 2.39 误差 7.2%
典型节点5
西区门式钢架上弦节
点
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
非地震工况：1.35恒+0.98活荷载工况下， 节点5应力最大值262MPa,最大应力出现在 斜钢管的根部，其余位置的应力水平均低于 200MPa。该节点总体应力水平适中,节点 安全。
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
典型节点3
西区屋面主桁架上弦节点
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
非地震工况： 1.35恒+0.98活荷载
最大值：节点应力最大值312MPa。（超限）
位置： 出现在H型钢腹板处及圆钢管与H型钢翼缘板相交处。
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
典型节点2
东区楼面主桁架下弦节点
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
六、关键节点有限元分析
北京维拓时代建筑设计
非地震工况： 控制荷载工况：1.35恒+0.98活 节点1应力最大值239MPa。 应力最大值点位于次桁架斜腹杆与主桁架竖腹杆连接处， 其余位置的应力水平均低于173MPa。
北京维拓时代建筑设计
YJK在复杂结构设计中的应用
Company name
2013.11.12
目录
北京维拓时代建筑设计
工程简介
工程特点
软件选择
结构分析及比较 中震下YJK分析结果 关键节点有限元分析 现场施工情况
一、工程简介
北京维拓时代建筑设计
哈尔滨万达文化旅游城位于哈尔滨市松北新区，该项目包括室